Теплообмен и гидродинамика при свободно-конвективном обтекании горизонтальных цилиндрических тел теплоносителем с переменными физическими свойствами

• Автор: Гусев, Сергей Ефимович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Калуга
• Количество страниц: 432 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Общие обозначения
Введение
1. Современное состояние вопроса о теплообмене при свободно-конвективном внешнем обтекании горизонтальных цилиндрических тел
1.1. Практические приложения задачи о свободно-конвективном теплообмене
1.2. Современное состояние вопроса о теплообмене при свободной конвекции в пучках горизонтальных труб
1.2.1. Теплоотдача свободной конвекцией горизонтального цилиндра
1.2.2. Теплоотдача вертикального ряда горизонтальных труб
1.2.3. Теплоотдача горизонтального ряда труб
1.2.4. Коридорные пучки горизонтальных труб
1.2.5. Шахматные пучки горизонтальных труб
1.3. Учет переменности теплофизических свойств
1.4. Общие выводы по обзору. Постановка задачи исследования
2. Полуинтегральный аналитический метод расчета
свободно-конвективного течения в пограничном слое
2.1. Оценка допущений, лежащих в основе метода
2.2. Вертикальная пластина
2.3. Горизонтальный цилиндр
2.4. Пластина с переменной температурой стенки
2.5. Изотермическое тело произвольного поперечного сечения...87 Выводы

3. Учет переменности теплофизических свойств при свободной конвекции
3.1. Вертикальная пластина. Постановка задачи. Численное решение
в случае постоянных физических свойств
3.2. Вертикальная пластина. Влияние переменности отдельных физических параметров
3.3. Вертикальная пластина. Совместное влияние переменности нескольких параметров
3.4. Выбор определяющих температур
3.5. Учет влияния переменности физических свойств подуинтегральяым
методом
3.6. Использование расчетных температур
3.7. Влияние переменности физических свойств на среднюю теплоотдачу
горизонтального цилиндра
Выводы
4. Теоретическое исследование теплообмена при свободной конвекции в пучках горизонтальных труб
4.1. Теоретическое исследование теплообмена при свободной конвекции
около горизонтального цилиндра
4.2. Коридорный пучок горизонтальных труб. Постановка задачи и описание конечно-разностной схемы
4.3. Оценка сходимости и точности расчетов. Описание программы
4.4. Общая картина свободно-конвективного течения в коридорном пучке горизонтальных труб
4.5. Локальная теплоотдача и профиль продольной скорости
в горизонтальном ряде труб
4.6. Локальная теплоотдача и профили скорости в коридорном пучке

труб
4.7. Средняя теплоотдача коридорных пучков и расход
свободно-конвективного потока
4.8. Режимы теплообмена
4.9. Обобщение данных. Карта режимов
4.10.Анализ режимов теплообмена методами теории подобия. Оценка порядка членов уравнений
4.11. Влияние числа Прандтля
4.12. Сравнение данных расчета и эксперимента
Выводы
5. Методика экспериментального исследования свободно-конвективного теплообмена
5.1. Описание экспериментальных установок
5.2. Методика измерений и оценка погрешности
5.3. Методика обобщения данных при измерениях на неизотермических поверхностях
6. Результаты экспериментального исследования
6.1. Одиночная горизонтальная труба
6.2. Горизонтальный ряд труб
6.3. Вертикальный ряд горизонтальных труб
Выводы
7. Тепловой расчет теплообменных аппаратов на принципе свободной конвекции
7.1. Сопряженный теплообмен при вынужденной конвекции внутри и свободной конвекции снаружи горизонтальной трубы
7.1.1. Современное состояние вопроса
7.1.2. Постановка задачи

шалась в [1.683 путем разложения решения в ряд Елаузиуса. В последние годы был выполнен ряд расчетов с применением конечно-разностных методов [1.69-1.731. На их основе получены расчетные зависимости для ламинарного режима [1.38,1.711, хорошо соответствующие имеющимся экспериментальным данным.
Дзнныя ПО ВеЛИЧЙКв рЗСХОДЗ СВОБОДНО“КОНВЕКТИВНОГО потокз,обте-
кзющбго горизоктзльнкй цилиндр, весьма ограничены. Для линейного источникз нэ основе звтомодвльных представлений в рзботб [1.483 по-лучены значения расхода 0 при разных числах Прандтля Рг:

]" °хЗ/5 р 1/5

(1 }
Здесь х - расстояние по вертикали от источника тепла, м;
Р-з — тбпловэя мощность, выдбляемзя источником, Вт/м. Знзчвния констзнты 2£{ со ) приведены в таблице 1.1 [1.483.
Таблица 1.Х
Рг 0,01 0 7 2 10 I
2Г({<х> } 19 42 4 11 3,342 2,90 2
Известна лишь одна экспериментальная работа [1.741, посвященная определению расхода свободно-конвективного потока от цилиндра, помещенного в неограниченный объем жидкости. Для вода получено соотношение [1.743 :
* " п г X
а/к =1,52 Ва (1.3)
где X - расстояние от центра цилиндра до рассматриваемого сечения
1.2.2 Теплоотдача вертикального ряда горизонтальных труб Один ряд горизонтзльных труб является наиболее простым объектом для изучения вззимного влияния соседних тел при свободной конвекции. В 1948 г.Эккерт и Зоенген [1.751 впервые установили, что теплоотдача